7.2组合逻辑电路仿真
数字电路一般来讲分为两大部分: 组合逻辑电路和时序逻辑电路。 组合逻辑 电路的特点是当前的输出只与当前的输入值有关,而与电路以前的状态无关。而 时序逻辑电路的输出不仅与当前的输入有关,而且和电路以前的状态有关。
7.2.1 8421BCD编码器仿真 编码器是实现编码操作的电路。
启动Capture CIS程序,新建工程DIG1,利用Capture CIS绘图软件,选取 运算放大器10个与非门7400元件、15个非门INV元件、9个数字输入端用 DIGSTEM,设置4个输出端A、B、C、D,绘制如下的电路原理图。
9个输入端的设置方法如下:首先鼠标单击选中 DSTM1元件,选择
Edit|PSpice Simulus菜单项,弹出Stimulus Editor激励波形编辑窗口,窗口内弹 出Now Stimulus对话框如下图,在 Name文本框中输入 DSTEM1,在Digital选 区中选择Sin gal,初始值In itial Value设置为0。
New Stimu(u5
在激励编辑窗口中,选择 Plot| Axis Sett ings功能菜单选项,按下图设置
对激励源波形的修改主要就是对数字信号脉冲的修改,具体包括插入、移 动、删除信号沿的操作。选取激励波形编辑器的 Edit | Add功能,正在需要加入 信号沿的地方单击,如果信号沿的位置不合适,可以鼠标单击拖动调整,信号沿 添加完毕,单击鼠标右键结束编辑状态。类似方法依次修改其余信号源波形, 对 9个信号源波形进行编辑结果如下图:
选择PSpice|New Simulation Profile命令,创建名为 Tran的模拟文件,单击 Create按钮,打开Simulation Settings -Tran对话框,设置仿真分析参数如下图:
选择PSpice | Run菜单命令,启动 PSpice A/D仿真程序,调出 PSpice A/D 窗口,选择Trace|And Trace菜单命令,依次设置仿真输出变量为 A、B、C、D, 仿真结果如下图:
试分析仿真结果。
722译码器仿真
启动Capture CIS程序,新建工程DIG2,利用Capture CIS绘图软件,选取 8个与非AND3元件、3个非门INV元件、3个数字输入端用DIGSTEM,设置 8个输出端Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8,绘制如下的电路原理图。
3个输入端的设置方法如下:依次鼠标单击选中 DSTM1 — 3元件,选择
Edit|PSpice Simulus菜单项,弹出Stimulus Editor激励波形编辑窗口,弹出的New Stimulus对话框如下图,在 Name文本框中输入 CLR1,在Digital选区中选择 Sin gal,初始值 In itial Value 设置为 0。
New Stimulus
在激励编辑窗口中,选择 Plot| Axis Sett ings功能菜单选项,按下图设置
单击0K按钮,使用激励编辑器中的工具修改激励波形,另外两个激励波 形编辑方法相同,修改结果如下图。
选择PSpice|New Simulation Profile命令,创建名为 Tran的模拟文件,单击 Create按钮,打开Simulation Settings -Tran对话框,设置仿真分析参数如下图:
选择PSpice | Run菜单命令,启动 PSpice A/D仿真程序,调出 PSpice A/D
窗口,选择Trace|And Trace菜单命令,依次设置仿真输出变量为 DSTIM1:OUT、 DSTIM2:OUT、DSTIM3:OUT 及 Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8,仿真 结果如下图:
^Fdik2-5CH LM*1 ICId r« .dil =汕育'X - 试分析仿真结果
7.2.3 一位全加器仿真
加法器作为一个子电路在实际数字电路中非常常见,要子啊硬件上实现各 种数字运算,加法器是最为重要的部件之一。 加法分为半加器和全加器两种, 所 谓半加器是指不带进位的加法器,而全加器则是把加数、被加数和进位进行相加, 并且可以计算进位。
启动Capture CIS程序,新建工程DIG3,利用Capture CIS绘图软件,选取 2与或门XOR元件、2个与非AND2元件、1个或门0R2元件、3个数字输入 端用DIGSTEM,设置2个输出端QO、CN,绘制如下的电路原理图。
3个输入端的设置方法如下:依次鼠标单击选中 DSTM1 — 3元件,选择 Edit|PSpice Simulus菜单项,弹出Stimulus Editor激励波形编辑窗口编辑信号源 波形,编辑结果如下图。
选择PSpice|New Simulation Profile命令,创建名为 Tran的模拟文件,单击 Create按钮,打开Simulation Settings -Tran对话框,设置仿真分析参数如下图:
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丄 丄 丄-■丄
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选择PSpice | Run菜单命令,启动 PSpice A/D仿真程序,调出 PSpice A/D 窗口,选择Trace|And Trace菜单命令,依次设置仿真输出变量为 DSTIM1:OUT、 DSTIM2:OUT、DSTIM3:OUT 及 QO、CN,仿真结果如下图:
晳 Jfe3-5CHEM*T|C1-Trw4il 甌卅补 请分析仿真结果
724串行加法器仿真
所谓串行加法器是指在一位加法器的基础上将其串联起来,让前一级的进 位输入到下一级的进位输入端,就可以执行多位加法。
启动Capture CIS程序,新建工程DIG4,利用Capture CIS绘图软件,选取 4个与或门XOR元件、4个与门AND2元件、2个或门0R2元件、5个数字输
5个输入端的设置方法如下:依次鼠标单击选中 DSTM1 — 5元件,选择 Edit|PSpice Simulus菜单项,弹出Stimulus Editor激励波形编辑窗口编辑信号源 波形,编辑结果如下图。
选择PSpice|New Simulation Profile命令,创建名为 Tran的模拟文件,单击 Create按钮,打开Simulation Settings -Tran对话框,设置仿真分析参数如下图:
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I I\"
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K
选择PSpice | Run菜单命令,启动 PSpice A/D仿真程序,调出 PSpice A/D
窗口,选择Trace|And Trace菜单命令,依次设置仿真输出变量为 DSTIM1:OUT、 DSTIM2:OUT、DSTIM3:OUT 及 QO、CN,仿真结果如下图:
Sd-IFMAJId Trm.djt (jclrvci SThSzOUT STJ54 3O1JT ETM3 2WT 3TM2SOUT STHISOITT C □1 QO 分析仿真结果
7.3时序逻辑电路仿真
7.3.1基本触发器仿真(RS触发器)
触发器是一种非常基本的时序电路的组成单元, 也是最为简单的时序电路。 触发器具有下述基本功能:一个是有两个稳定的工作状态一 0态和1态;二是能 够接受、保持和输出送来的信号。
启动Capture CIS程序,新建工程DIG5,利用Capture CIS绘图软件,选取 1个RSFF触发器元件、3个数字输入端用DIGSTEM,设置2个输出端Q、NQ, 绘制如下的电路原理图。
£
□ S7M2
|SULQ ------------------------------
Irrpkm«nt3ticn = CLK
|S1u-u>--------------------------------
ImplemintatiM = RE
3个输入端的设置方法如下:依次鼠标单击选中 DSTM1 — 5元件,选择 Edit|PSpice Simulus菜单项,弹出Stimulus Editor激励波形编辑窗口编辑信号源 波形,编辑结果如下图。
选择PSpice|New Simulation Profile命令,创建名为 Tran的模拟文件,单击 Create按钮,打开Simulation Settings -Tran对话框,设置仿真分析参数如下图:
选择PSpice | Run菜单命令,启动 PSpice A/D仿真程序,调出 PSpice A/D
窗口,选择Trace|And Trace菜单命令,依次设置仿真输出变量为 DSTIM3:OUT、 DSTIM2:OUT、DSTIM3:OUT 及 QO、CN,仿真结果如下图:
diE5 SCIirMATin Trui.dm [ACITVEI*
波形图中红色双线表示输出电平不定。
7・3・2计数器仿真(四位二进制同步计数器)
记忆输入脉冲的个数的作用称为计数,实现技术操作的电路称为计数器。 计数器应用非常广泛,是任何现代数字系统中不可缺少的组成部分。
启动Capture CIS程序,新建工程DIG6,利用Capture CIS绘图软件,选取 1个74161计数器元件、4个数字输入端用DIGSTEM,绘制如下的电路原理图。
CSTM1
4个输入端的设置方法如下:依次鼠标单击选中 DSTM1 — 5元件,选择 Edit|PSpice Simulus菜单项,弹出Stimulus Editor激励波形编辑窗口编辑信号源 波形,编辑结果如下图。
|R猱闻
选择PSpice|New Simulation Profile命令,创建名为 Tran的模拟文件,单击 Create按钮,打开Simulation Settings -Tran对话框,设置仿真分析参数如下图:
选择PSpice | Run菜单命令,启动 PSpice A/D仿真程序,调出 PSpice A/D
窗口,选择Trace|And Trace菜单命令,依次设置仿真输出变量为 U1:D、U1:C、 U1:B、U1:A、U1:RCO、U1:QD、U1:QC、U1:QB、U1:QA、U1:CLRbar、U1:LOADbar、
U1:OUT、U1:CLK,分析仿真结果。
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